- Главная
- Без категории
- Основы технологии сварочного производства
Содержание
- 2. В качестве основной литературы: Материаловедение и технология конструкционных материалов: учебник для вузов / В.Б. Арзамасов [и
- 3. Сущность процесса сварки и область её применения 1. ОСНОВЫ ТЕХНОЛОГИИ СВАРОЧНОГО ПРОИЗВОДСТВА Сварка, пайка и резка
- 4. 1.1 ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ И КЛАССИФИКАЦИЯ СПОСОБОВ СВАРКИ 1.1.1 Сущность процесса сварки Сваркой называется процесс получения неразъемных
- 5. Атом К, выходящий на поверхность, отличается от уравновешенного атома М тем, что он имеет одну свободную
- 6. Соединение реальных твердых тел (сварка) затруднена рядом обстоятельств. Реальные тела — поликристаллические. Образование соединения затруднено наличием
- 7. 1.1.2 Классификация способов сварки По физической сущности образования сварного соединения все виды сварки в соответствии с
- 8. К термическому классу относятся виды сварки плавлением, т. е. с местным расплавлением соединяемых частей с использованием
- 9. К термомеханическому классу относятся виды сварки, при которых образование соединений осуществляется за счет тепловой энергии и
- 10. Термомеханические и механические виды сварки имеют определенные преимущества по сравнению с термическими: Для соединения деталей этими
- 11. По виду используемой энергии все способы сварки можно разделить на механическую, химическую, электрическую, лучевую, электромеханическую, химико-механическую,
- 12. Благодаря различным практическим приспособлениям можно выполнять сварку так, чтобы свести деформацию до минимума. Поэтому сварка должна
- 13. В промышленности и строительстве получили наибольшее применение следующие основные разновидности дуговой сварки. Ручная дуговая сварка может
- 14. Ручная дуговая сварка используется для сварки и наплавки всех марок углеродистых и легированных сталей толщиной от
- 15. Автоматическая и полуавтоматическая сварка под флюсом (рис. 2.2) выполняется путем механизации основных движений, выполняемых сварщиком при
- 16. Дуговая сварка под флюсом используется в промышленности, особенно в крупносерийном производстве ответственных изделий при сварке углеродистых
- 17. Дуговая сварка в защитном газе выполняется неплавящимся (вольфрамовым) (рис. 2.3, а) или плавящимся (рис. 2.3, б)
- 18. Сварка в защитных газах (аргоне, гелии, углекислом газе) используется при соединении тонкостенных изделий из труб и
- 19. Электрошлаковая сварка (рис. 2.4) осуществляется путем сплавления металла свариваемых кромок изделия 1 и электрода 2 теплотой,
- 20. Электрошлаковая сварка используется при соединении толстостенных барабанов для котлов высокого давления, валов для гидравлических турбин, станин
- 21. 2.2 Особые виды сварки В промышленности и строительстве все более широкое применение получают тугоплавкие и химически
- 22. Электронно-лучевая сварка (рис. 2.5) осуществляется путем использования кинетической энергии концентрированного потока электронов, движущихся с большой скоростью
- 23. Плазменная сварка (рис. 2.6) основана на использовании струи ионизированного газа — плазмы, содержащего электрически заряженные частицы
- 24. Струей нагретого до (10...30)∙103 °С и ионизированного газа – плазмы - сваривают самые различные тугоплавкие сплавы,
- 25. Электрон —- это частица весьма малой массы, несущая элементарный (наименьший, неделимый) электрический заряд отрицательного знака. Масса
- 26. При термоэлектронной эмиссии происходит «испарение» свободных электронов с поверхности металла благодаря высокой температуре. Чем выше температура
- 27. Ионизация газовой среды характеризуется степенью ионизации, т. е. отношением числа заряженных частиц в данном объеме к
- 28. Сложные атомы, содержащие в своем составе много электронов, имеют несколько потенциалов ионизации. Первый потенциал ионизации соответствует
- 29. Электрическая дуга постоянного тока возбуждается при соприкосновении торца электрода и кромок свариваемой детали. Контакт в начальный
- 31. Катодная зона длиной около 10-5 см начинается с раскаленного торца катода, на котором расположено так называемое
- 32. Зависимость напряжения дуги от тока в сварочной цепи называют статической вольт-амперной характеристикой дуги. Вольт-амперная характеристика дуги
- 34. Напряжение, необходимое для возбуждения дуги, зависит: от рода тока (постоянный или переменный); дугового промежутка; материала электрода
- 35. Электрическая сварочная дуга может быть отклонена от своего нормального положения при помощи магнитных полей, создаваемых вокруг
- 36. Магнитное дутье в некоторых случаях затрудняет процесс сварки, и поэтому принимаются меры по снижению его действия
- 37. К этим мерам относится применение различных стабилизирующих элементов (калий, натрий, кальций и др.), вводимых в зону
- 38. При питании дуги постоянным током (рис. 2.12) наибольшее количество теплоты выделяется в зоне анода (42...43%). Это
- 39. При этом не только обеспечивается относительно меньший нагрев свариваемой детали, но и ускоряется процесс расплавления электродного
- 41. Скачать презентацию
Слайд 2В качестве основной литературы:
Материаловедение и технология конструкционных материалов: учебник для вузов / В.Б.
В качестве основной литературы:
Материаловедение и технология конструкционных материалов: учебник для вузов / В.Б.
Материаловедение. Технология конструкционных материалов. Радиационное материаловедение. / Паршин А.М., Тихонов А.Н., Васильев Ю.С., Кириллов Н.Б. – СПб.: СПбГПУ, 2003. – 331 с.
Люшинский, Анатолий Владимирович. Диффузионная сварка разнородных материалов: учебное пособие для вузов / А.В. Люшинский .— М.: Академия, 2006. — 203 с.
Черный, О. М. Элетродуговая сварка: практика и теория / О.М. Черный. — Ростов-на-Дону: Феникс, 2007. — 202 с.
Сварка. Резка. Контроль: Справочник в 2 томах / Н. П. Алешин, Г. Г. Чернышев, А. И. Акулов и др.; Под ред. Н. П. Алешина, Г. Г. Чернышова. — М.: Машиностроение, 2004.
В качестве дополнительной литературы
Акулов А.И. Технология и оборудование сварки плавлением. – М.: Машиностроение, 1977 г.
Геворкян В.Г. Основы сварочного дела. – М.: Высшая школа, 1991 г.
Маслов Ю.А. Сварочное производство. – М.: Машгиз, 1960 г.
Закс И.А. Сварка разнородных сталей, справочное пособие. – Л.: Машиностроение, 1987 г.
Кнорозов Б.В., Усова Л.Ф. Технология металлов и материаловедение. – М.: Машиностроение, 1987 г.
Прох Л.Ц. и др. Справочник по справочному оборудованию. – Киев: Техника, 1978
Слайд 3Сущность процесса сварки и область её применения
1. ОСНОВЫ ТЕХНОЛОГИИ СВАРОЧНОГО ПРОИЗВОДСТВА
Сварка, пайка и
Сущность процесса сварки и область её применения
1. ОСНОВЫ ТЕХНОЛОГИИ СВАРОЧНОГО ПРОИЗВОДСТВА
Сварка, пайка и
Важные направления в обеспечении технологичности сварной конструкции заложены в использовании типизированных и стандартизированных схем, в более широком использовании экономичных профилей проката, гнутых и штампованных элементов, трубчатых профилей и т. п. Это позволяет не только снизить трудоемкость изготовления конструкции, но и в значительной мере сократить затраты на проектные работы.
Высокая технологичность сварных конструкций и упрощение технологии их изготовления являются основой снижения производственных затрат, что выражается в сокращении сроков освоения производства, снижении трудоемкости и себестоимости выпускаемых изделий.
Слайд 41.1 ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ И КЛАССИФИКАЦИЯ СПОСОБОВ СВАРКИ
1.1.1 Сущность процесса сварки
Сваркой называется процесс получения
1.1 ФИЗИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ И КЛАССИФИКАЦИЯ СПОСОБОВ СВАРКИ
1.1.1 Сущность процесса сварки
Сваркой называется процесс получения
Для взаимодействия межатомных и межмолекулярных сил притяжения необходимо сблизить соединяемые поверхности на расстояние, близкое к величине параметра кристаллической решетки.
Если торцевые поверхности а и б металлических стержней 1 и 2 идеально чистые (рис. 1.1) с идеально гладкими поверхностями, а кристаллические решетки контактируемых зерен имеют одинаковую ориентацию, то для образования сварного соединения потребуется небольшое усилие сжатия. Эта энергия активации необходима для преодоления некоторого энергетического барьера, т. е. на возбуждение поверхностных атомов и на преодоление сил взаимного отталкивания поверхностей а и б.
Слайд 5Атом К, выходящий на поверхность, отличается от уравновешенного атома М тем, что он
Атом К, выходящий на поверхность, отличается от уравновешенного атома М тем, что он
Так как в таком состоянии находятся все поверхностные атомы К, то для их приведения в состояние, подобное состоянию атомов М, требуется затрата энергии в виде теплоты (термическая активация) или упругопластической деформации (механическая активация). Эта энергия возбуждения поверхностных атомов К называется энергией активации.
Рис. 1.1 - Схема энергегического состояния идеально чистых поверхностей соединяемых стержней:
К — атомы, выходящие на поверхность и имеющие свободные связи Р; М — атомы взаимно уравновешенные, не имеющие свободных связей
Слайд 6Соединение реальных твердых тел (сварка) затруднена рядом обстоятельств. Реальные тела — поликристаллические. Образование
Соединение реальных твердых тел (сварка) затруднена рядом обстоятельств. Реальные тела — поликристаллические. Образование
I – называют областью ограниченного сваривания.
II – область сварки давлением.
III – область сварки плавлением.
Кривая на рисунке разделяет поле технологических параметров на 2 области. В области сваривания образуется высококачественное сварное соединение со свойствами сварного шва, близкими к свойствам основного металла заготовок. В области отсутствия сваривания сварное соединение не может быть получено или образуется сварной шов низкого качества
Слайд 71.1.2 Классификация способов сварки
По физической сущности образования сварного соединения все виды сварки в
1.1.2 Классификация способов сварки
По физической сущности образования сварного соединения все виды сварки в
Табл. 1.1 – Классификация сварки по физическим признакам
Слайд 8К термическому классу относятся виды сварки плавлением, т. е. с местным расплавлением соединяемых
К термическому классу относятся виды сварки плавлением, т. е. с местным расплавлением соединяемых
Качество металла шва по многом зависит от его формы и размеров, от свойств присадочного металла и вида сварки, а также от степени защиты расплавленного металла сварочной ванны от взаимодействия с окружающей средой. Создание шлаковой, газовой защиты, а также сварка в вакууме, уменьшает контакт металла с атмосферой или исключает его практически, полностью.
Виды сварки плавлением получили самое широкое распространение в промышленности. По сравнению с другими способами они обладают существенными преимуществами. К ним следует отнести; возможность сварки в полевых условиях, большой диапазон соединяемых толщин, разнообразие применяемых типов соединений, возможность сварки швов во всех пространственных положениях, большое число способов сварки, обладающих различными технологическими возможностями.
Слайд 9К термомеханическому классу относятся виды сварки, при которых образование соединений осуществляется за счет
К термомеханическому классу относятся виды сварки, при которых образование соединений осуществляется за счет
К механическому классу относятся виды сварки, осуществляемые с использованием механической энергии и давления.
Строение границы основной материал - сварной шов (сварка трением алюминиевых сплавов 01570 (зеренная стр-ра) и В1469)
Слайд 10Термомеханические и механические виды сварки имеют определенные преимущества по сравнению с термическими:
Для соединения
Термомеханические и механические виды сварки имеют определенные преимущества по сравнению с термическими:
Для соединения
Сварка давлением вызывает меньше изменений в основном металле, чем сварка плавлением.
Термомеханические и механические виды сварки достаточно легко механизируются и автоматизируются, большинство из них обеспечивает высокую производительность
Слайд 11По виду используемой энергии все способы сварки можно разделить на механическую, химическую, электрическую,
По виду используемой энергии все способы сварки можно разделить на механическую, химическую, электрическую,
механическая сварка требует осуществления пластической деформации кромок свариваемых заготовок;
химическая сварка характеризуется нагревом металла заготовок до появления расплава в зоне сварки посредством превращения химической энергии в тепловую;
электрическая сварка связана с превращением электрической энергии в теплоту, которое может происходить при прохождении электрического тока через шлак, использовании электрической дуги или индуцировании тока высокой частоты;
лучевая сварка основана на превращении энергии луча света или электронного луча в теплоту (применение лазерного луча или энергии пучка электронов);
электромеханическая сварка основана на нагреве металла заготовок методом электросопротивления с последующим пластическим деформированием;
при химико-механической сварке металл заготовок нагревается вследствие превращения химической энергии в тепловую, а затем осуществляется его пластическое деформирование.
Слайд 12Благодаря различным практическим приспособлениям можно выполнять сварку так, чтобы свести деформацию до минимума.
Благодаря различным практическим приспособлениям можно выполнять сварку так, чтобы свести деформацию до минимума.
Технология сварки — это план сварки, подробно описывающий последовательность сварочных операций.
2 КЛАССИФИКАЦИЯ И СУЩНОСТЬ ОСНОВНЫХ ВИДОВ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СВАРКИ ПЛАВЛЕНИЕМ
2.1 Дуговая сварка плавлением
Термический класс сварок характеризуется тем, что сварка осуществляется плавлением кромок соединяемых частей. При этом образуется ванна расплавленного металла. После отвода источника нагрева металл сварочной ванны кристаллизуется и образует сварной шов, соединяющий свариваемые части.
Тип сварки определяется видом непосредственно используемого для плавления источника теплоты: дуговая сварка осуществляется теплотой электрической дуги, при электрошлаковой сварке теплота электрической дуги используется лишь в начальный момент, а после расплавления флюса и образования шлака сварка производится теплотой, выделяющейся при прохождении тока через расплавленный шлак.
Слайд 13В промышленности и строительстве получили наибольшее применение следующие основные разновидности дуговой сварки.
Ручная дуговая
В промышленности и строительстве получили наибольшее применение следующие основные разновидности дуговой сварки.
Ручная дуговая
Рис. 2.1 – Схема ручной дуговой сварки неплавящимся электродом (а): 1 – сварной шов; 2 – присадочный материал; 3 – неплавящийся электрод; 4 – электрическая дуга; 5 – изделие.
Схема ручной дуговой сварки плавящимся электродом (б): 1 – плавящийся электрод; 2 – электрическая дуга; 3 – сварной шов; 4 - изделие
Слайд 14Ручная дуговая сварка используется для сварки и наплавки всех марок углеродистых и легированных
Ручная дуговая сварка используется для сварки и наплавки всех марок углеродистых и легированных
Слайд 15Автоматическая и полуавтоматическая сварка под флюсом (рис. 2.2) выполняется путем механизации основных движений,
Автоматическая и полуавтоматическая сварка под флюсом (рис. 2.2) выполняется путем механизации основных движений,
Высокая производительность и хорошее качество швов обеспечили широкое применение автоматической и полуавтоматической сварки под флюсом.
Рис. 2.2 – Схема электродуговой сварки под флюсом: 1 – электрод; 2 – электрическая дуга; 3 – флюс; 4 – расплавленный шлак; 5 – жидкий металл сварочной ванны; 6 – сварной шов; 7 – свариваемое изделие
Слайд 16Дуговая сварка под флюсом используется в промышленности, особенно в крупносерийном производстве ответственных изделий
Дуговая сварка под флюсом используется в промышленности, особенно в крупносерийном производстве ответственных изделий
Слайд 17Дуговая сварка в защитном газе выполняется неплавящимся (вольфрамовым) (рис. 2.3, а) или плавящимся
Дуговая сварка в защитном газе выполняется неплавящимся (вольфрамовым) (рис. 2.3, а) или плавящимся
Рис. 2.3 – Электродуговая сварка в защитном газе неплавящимся (вольфрамовым электродом) (а) и плавящимся электродом (б): 1 – сварной шов; 2 – струя защитного газа; 3 – электрод; 4 – присадочный металл
Слайд 18Сварка в защитных газах (аргоне, гелии, углекислом газе) используется при соединении тонкостенных изделий
Сварка в защитных газах (аргоне, гелии, углекислом газе) используется при соединении тонкостенных изделий
Слайд 19Электрошлаковая сварка (рис. 2.4) осуществляется путем сплавления металла свариваемых кромок изделия 1 и
Электрошлаковая сварка (рис. 2.4) осуществляется путем сплавления металла свариваемых кромок изделия 1 и
Рис. 2.4 – Электрошлаковая сварка: 1 – изделие; 2 – электрод; 3 – расплавленный шлак; 4 – расплавленный металл; 5 – сварной шов; 6 – медные ползуны; 7 – водяное охлаждение ползунов
Слайд 20Электрошлаковая сварка используется при соединении толстостенных барабанов для котлов высокого давления, валов для
Электрошлаковая сварка используется при соединении толстостенных барабанов для котлов высокого давления, валов для
Слайд 212.2 Особые виды сварки
В промышленности и строительстве все более широкое применение получают тугоплавкие
2.2 Особые виды сварки
В промышленности и строительстве все более широкое применение получают тугоплавкие
Наиболее часто применяются следующие виды сварки.
Слайд 22Электронно-лучевая сварка (рис. 2.5) осуществляется путем использования кинетической энергии концентрированного потока электронов, движущихся
Электронно-лучевая сварка (рис. 2.5) осуществляется путем использования кинетической энергии концентрированного потока электронов, движущихся
Рис.2.5 – Схема электронно-лучевой сварки: 1 – вольфрамовый катод; 2 – фокусирующая головка; 3 – ускоряющий электрод (анод); 4 – магнитная линза; 5 – магнитная отклоняющая система; 6 – свариваемое изделие
Слайд 23Плазменная сварка (рис. 2.6) основана на использовании струи ионизированного газа — плазмы, содержащего
Плазменная сварка (рис. 2.6) основана на использовании струи ионизированного газа — плазмы, содержащего
Рис. 2.6 – Схема плазменной сварки: 1 – плазмообразующий газ; 2 – вольфрамовый электрод (катод); 3 – канал плазматрона; 4 – сопло плазматрона; 5 – свариваемое изделие
Слайд 24Струей нагретого до (10...30)∙103 °С и ионизированного газа – плазмы - сваривают самые
Струей нагретого до (10...30)∙103 °С и ионизированного газа – плазмы - сваривают самые
2.3 Электрическая сварочная дуга
2.3.1 Основные понятия.
Электрическая сварочная дуга представляет собой устойчивый длительный электрический разряд в газовой среде между твердыми или жидкими электродами, осуществляемый при высокой плотности тока и сопровождаемый выделением большого количества теплоты. Электрический разряд в газе — это электрический ток, проходящий через газовую среду благодаря наличию в ней свободных электронов, а также отрицательных и положительных ионов, способных перемещаться между электродами под действием приложенного электрического поля (разности потенциалов между электродами).
Слайд 25Электрон —- это частица весьма малой массы, несущая элементарный (наименьший, неделимый) электрический заряд
Электрон —- это частица весьма малой массы, несущая элементарный (наименьший, неделимый) электрический заряд
Ионом называется атом или молекула вещества, имеющая один или несколько элементарных зарядов. Положительные ионы имеют избыточный положительный заряд; они образуются при потере нейтральным атомом или молекулой одного или нескольких электронов из своей наружной (валентной) оболочки (электроны, вращающиеся в валентной оболочке атома, связаны слабее, чем электроны внутренних оболочек, и поэтому легко отрываются от атома при столкновениях или под действием облучения). Отрицательные ионы имеют избыточный отрицательный заряд; они образуются, если атом или молекула присоединяет к своей валентной оболочке один или несколько лишних электронов.
Ионизация – это процесс, при котором из нейтральных атомов и молекул образуются положительные и отрицательные ионы.
В виду того, что в металлах имеется большая концентрация свободных электронов, то можно извлечь эти электроны из объема металла в газовую среду и затем использовать для ионизации молекул газа. Существует несколько способов извлечения электронов из металлов. Из них для процесса сварки имеют значения два способа: термоэлектронная и автоэлектронная эмиссии.
Слайд 26При термоэлектронной эмиссии происходит «испарение» свободных электронов с поверхности металла благодаря высокой температуре.
При термоэлектронной эмиссии происходит «испарение» свободных электронов с поверхности металла благодаря высокой температуре.
При автоэлектронной эмиссии извлечение электронов из металла производится при помощи внешнего электрического поля, которое несколько изменяет потенциальный барьер у поверхности металла и облегчает выход тех электронов, которые внутри металла имеют достаточно большую энергию и могут преодолеть этот барьер.
Ионизацию, вызванную в некотором объеме газовой среды, примято называть объемной ионизацией. Объемная ионизация, полученная благодаря нагреванию газа до очень высоких температур, называется термической ионизацией. При высоких температурах значительная часть молекул газа обладает достаточной энергией для того, чтобы при столкновениях могло произойти разбиение нейтральных молекул на ионы. Кроме того, с повышением температуры увеличивается общее число столкновений между молекулами газа. При очень высоких температурах в процессе ионизации начинает также играть заметную роль излучение газа и раскаленных электродов.
Слайд 27Ионизация газовой среды характеризуется степенью ионизации, т. е. отношением числа заряженных частиц в
Ионизация газовой среды характеризуется степенью ионизации, т. е. отношением числа заряженных частиц в
При полной ионизации степень ионизации будет равна единице. На рис. 2.7 представлен график зависимости степени ионизации от температуры нагрева некоторых элементов. Из графика видно, что при температуре 6000...8000 К такие вещества, как калий, натрий, кальций, обладают достаточно высокой степенью ионизации. Пары этих элементов, находясь в дуговом промежутке, обеспечивают легкость возбуждения и устойчивое горение дуги. Это свойство щелочных металлов объясняется тем, что атомы этих металлов обладают малым потенциалом ионизации. Потенциалом ионизации U (В) называется отношение работы W (Дж), которая необходима для удаления одного электрона из атома вещества, к заряду этого электрона q (Кл), т.e. U = W/q.
Рис. 2.7 – Зависимость степени ионизации некоторых металлов в зависимости от температуры
Слайд 28Сложные атомы, содержащие в своем составе много электронов, имеют несколько потенциалов ионизации. Первый
Сложные атомы, содержащие в своем составе много электронов, имеют несколько потенциалов ионизации. Первый
Как видно, наименьшими потенциалами ионизации обладают калий, натрий, барий, литий, алюминий, кальций и др. Поэтому для повышения устойчивости горения электрической дуги эти вещества вводят в зону дуги в виде электродных покрытий или флюсов.
Таким образом, электропроводность воздушного промежутка между электродами, а отсюда и устойчивое горение дуги обеспечиваются эмиссией катода и объемной ионизацией газов в зоне дуги, благодаря которым в дуге перемещаются мощные потоки заряженных частиц.
Слайд 29Электрическая дуга постоянного тока возбуждается при соприкосновении торца электрода и кромок свариваемой детали.
Электрическая дуга постоянного тока возбуждается при соприкосновении торца электрода и кромок свариваемой детали.
В образовавшейся ионизированной среде возникает электрическая сварочная дуга (рис. 8, г). Процесс возбуждения дуги кратковременен и осуществляется сварщиком в течение долей секунды. В установившейся сварочной дуге различают три зоны: катодную 1, анодную 3 и столба дуги 2.
Рис. 2.8 – Схема образования электрической дуги: 1 – катодная зона; 2 – столб дуги; 3 – анодная зона
Слайд 31Катодная зона длиной около 10-5 см начинается с раскаленного торца катода, на котором
Катодная зона длиной около 10-5 см начинается с раскаленного торца катода, на котором
Для возбуждения дуги в начальный момент необходимо несколько большее напряжение, чем при ее последующем горении. Это объясняется тем, что при возбуждении дуги воздушный зазор недостаточно нагрет, степень ионизации недостаточно высокая и необходимо большее напряжение, способное сообщить свободным электронам достаточно большую энергию, чтобы при их столкновении с атомами газового промежутка могла произойти ионизация. Увеличение концентрации свободных электронов в объеме дуги приводит к интенсивной ионизации дугового промежутка, а отсюда к повышению его электропроводности. Вследствие этого напряжение тока падает до значения, которое необходимо для устойчивого горения дуги.
Слайд 32Зависимость напряжения дуги от тока в сварочной цепи называют статической вольт-амперной характеристикой дуги.
Вольт-амперная
Зависимость напряжения дуги от тока в сварочной цепи называют статической вольт-амперной характеристикой дуги.
Вольт-амперная
Рис. 2.9 – Вольт-амперная характеристика дуги (а) и при дуговой сварки низкоуглеродистой стали (б): а – ручная сварка длина дуги 2 мм; б – 4 мм; в, г – автоматическая сварка под флюсом при высоких плотностях тока
Слайд 34Напряжение, необходимое для возбуждения дуги, зависит: от рода тока (постоянный или переменный); дугового
Напряжение, необходимое для возбуждения дуги, зависит: от рода тока (постоянный или переменный); дугового
Uд = а + b∙lд,
где a — коэффициент, по своей физической сущности составляющий сумму падений напряжений в зонах катода и анода, В; b — коэффициент, выражающий среднее падение напряжения на единицу длины дуги, В/мм; lд - длина дуги, мм.
Длиной дуги называется расстояние между торцом электрода и поверхностью сварочной ванны. Короткой дугой называют дугу длиной 2...4 мм. Длина нормальной дуги составляет 4...6 мм. Дугу длиной более 6 мм называют длинной.
Оптимальный режим сварки обеспечивается при короткой дуге. При длинной дуге процесс протекает неравномерно, дуга горит неустойчиво; металл, проходя через дуговой промежуток, больше окисляется и азотируется, увеличивается угар и разбрызгивание металла.
Слайд 35Электрическая сварочная дуга может быть отклонена от своего нормального положения при помощи магнитных
Электрическая сварочная дуга может быть отклонена от своего нормального положения при помощи магнитных
Магнитные поля оказывают отклоняющее действие на дугу при неравномерном и несимметричном расположении поля относительно дуги. На рис. 2.10 показаны влияния места подвода тока к свариваемой детали и наклона электрода на отклонение дуги. Наличие вблизи сварочной дуги значительных ферромагнитных масс нарушает симметричность магнитного поля дуги и вызывает отклонение дуги в сторону этих масс.
Рис. 2.10 – Влияние места подвода тока к свариваемой детали и наклона электрода на отклонение дуги
Слайд 36Магнитное дутье в некоторых случаях затрудняет процесс сварки, и поэтому принимаются меры по
Магнитное дутье в некоторых случаях затрудняет процесс сварки, и поэтому принимаются меры по
При использовании переменного тока анодное и катодное пятна меняются местами с частотой, равной частоте тока. С течением времени напряжение U и ток I периодически изменяются от нулевого значения до наибольшего, как показано на рис. 2.11 (Uxx — напряжение зажигания дуги). При переходе значения тока через нуль и перемене полярности в начале и в конце каждого полупериода дуга гаснет, температура активных пятен и дугового промежутка снижается. Вследствие этого происходит деионизация газов и уменьшение электропроводности столба дуги. Интенсивнее падает температура активного пятна, расположенного на поверхности сварочной ванны в связи с отводом теплоты в массу основного металла. Повторное зажигание дуги в начале каждого полупериода возможно только при повышенном напряжении, называемом пиком зажигания. При этом установлено, что пик зажигания несколько выше, когда катодное пятно находится на основном металле. Для снижения пика зажигания, облегчения повторного зажигания дуги и повышения устойчивости ее горения применяют меры, снижающие эффективный потенциал ионизации газов в дуге. При этом электропроводность дуги после угасания дуги сохраняется дольше, пик зажигания снижается, дуга легче возбуждается и горит устойчивее.
Слайд 37К этим мерам относится применение различных стабилизирующих элементов (калий, натрий, кальций и др.),
К этим мерам относится применение различных стабилизирующих элементов (калий, натрий, кальций и др.),
Важное значение имеет сдвиг фаз между напряжением и током: необходимо, чтобы при переходе тока через нулевое значение напряжение было достаточным для возбуждения дуги.
Рис. 2.11 – Зависимость изменения токовых характеристик при использовании переменного тока от времени
2.4 Тепловые свойства сварочной дуги.
Энергия мощных потоков заряженных частиц, бомбардирующих катод и анод, превращается в тепловую энергию электрической дуги. Суммарное количество теплоты Q (Дж), выделяемое дугой на катоде Qк, аноде Qa и столбе дуги Qc, определяется по формуле
Q = IUд∙t ,
где I – сварочный ток, А; Uд – напряжение дуги, В; t – время горения дуги, с.
Слайд 38При питании дуги постоянным током (рис. 2.12) наибольшее количество теплоты выделяется в зоне
При питании дуги постоянным током (рис. 2.12) наибольшее количество теплоты выделяется в зоне
При сварке угольным электродом температура в катодной зоне достигает 3200 °С, в анодной — 3900 °С, а в столбе дуги среднее значение температуры составляет 6000 °С.
Рис. 2.12 – Тепловые свойства сварочной дуги
При сварке металлическим электродом температура катодной зоны составляет около 2400 °С, а анодной зоны — 2600 °С.
Разная температура катодной и анодной зон, а также и разное количество теплоты, выделяющееся в этих зонах, используются при решении технологических задач. При сварке деталей, требующих большого подвода теплоты для прогрева кромок, применяют так называемую прямую полярность, при которой анод (плюсовая клемма источника тока) подсоединяют к детали, а катод (минусовая клемма источника тока) — к электроду. При сварке тонкостенных изделий, тонколистовых конструкций, а также сталей, не допускающих перегрева (нержавеющие, жаропрочные, высокоуглеродистые и др.), применяют сварку постоянным током обратной полярности. В этом случае катод подсоединяют к свариваемой детали, а анод — к электроду.
Слайд 39При этом не только обеспечивается относительно меньший нагрев свариваемой детали, но и ускоряется
При этом не только обеспечивается относительно меньший нагрев свариваемой детали, но и ускоряется
При питании дуги переменным током различие температур катодной и анодной зон и распределение теплоты сглаживаются вследствие периодической смены катодного и анодного пятен с частотой, равной частоте тока.
Практика показывает, что в среднем при ручной сварке только 60...70 % теплоты дуги используется на нагревание и плавление металла. Остальная часть теплоты рассеивается в окружающую среду через излучение и конвекцию.
Количество теплоты, используемое на нагрев и плавку свариваемого металла в единицу времени, называется эффективной тепловой мощностью дуги Qэ, (Дж). Она равна полной тепловой мощности дуги, умноженной на эффективный коэффициент полезного действия η нагрева металла дугой:
Qэ = I∙U∙η.
Коэффициент η зависит от способа сварки, материала электрода, состава электродного покрытия и других факторов. При ручной дуговой сварке электродом с тонким покрытием или угольным электродом η составляет 0,5...0,6; а при качественных электродах — 0,7...0,85. При аргонодуговой сварке потери теплоты значительны и составляют 0,5...0,6. Наиболее полно используется теплота при сварке под флюсом (η = 0,85...0,93).